Gamma-nurlanish

Gamma nurlari (u-nurlari) — toʻlqin uzunligi m dan kichik qisqa toʻlqinli elektromagnit nurlanish; radioaktiv yadrolar va elementar zarralar parchalanganda, zaryadli tez zarralarning modda bilan oʻzaro taʼsiri vaqtida, shuningdek elektronpozitron juftlarining annigilyatsiyasi va boshqalarda paydo boʻladi. Atom energiyasi istalgan qiymatlarni emas, balki energetik sathlar deb ataluvchi maʼlum kattaliklarni qabul qiladi. Bunday satxlar yadroda ham mavjud. Ularning pastkisi asosiy sathlar, katta energiyali sathlar esa uygʻongan sathlar deyiladi. Koʻpincha, yadrolar a-yemirilish, ﬁ-yemirilish yoki yadro reaksiyalaridan keyin uygʻongan holatda boʻlib, G.-i. natijasida asosiy holatga oʻtadi. Uygʻongan holatdan asosiy holatga oʻtish vaqti juda kichik; u 10"’° — 10"13 s ga teng .

Gamma nurlanishi, shuningdek, gamma nurlanishi deb ham ataladi (belgi g yoki $\gamma$ ), atom yadrolarining radioaktiv parchalanishidan kelib chiqadigan elektromagnit nurlanishning kirib boruvchi shaklidir. U eng qisqa toʻlqin uzunlikdagi elektromagnit toʻlqinlardan iborat boʻlib, odatda rentgen nurlarinikidan qisqaroqdir. 30 dan yuqori chastotalar bilan ekzagerts ( 7019300000000000000♠3×10¹⁹ Hz ), u eng yuqori foton energiyasini beradi. Fransiyalik kimyogari va fizigi Pol Villard 1900 yilda radium tomonidan chiqarilgan nurlanishni oʻrganayotganda gamma nurlanishini kashf etdi. 1903-yilda Ernest Ruterford bu radiatsiyani materiyaga nisbatan kuchli kirib borishiga asoslanib , gamma nurlari deb nomladi; 1900-yilda u allaqachon ikkita kamroq o'tadigan nurlanish turini ( Anri Bekkerel tomonidan kashf etilgan) alfa nurlari va beta nurlarini kirib borish kuchining o'sish tartibida nomlagan edi.

Gamma nurlanishining biologik organizmga ta'siri surunkali yoki hatto o'tkir nurlanish kasalligini keltirib chiqarishi mumkin. Kasallikning zo'ravonligi qabul qilingan nurlanish dozasiga va ta'sir qilish davomiyligiga bog'liq bo'ladi. Radiatsiyaning ma'lum ta'siri saraton rivojlanishiga olib kelishi mumkin. Ammo, ba'zi hollarda gamma nurlari bilan yo'naltirilgan nurlanish saraton va boshqa tez bo'linadigan hujayralar o'sishini to'xtatishi mumkin.

Radioaktiv parchalanishdan kelib chiqadigan gamma nurlari bir necha kiloelektronvoltdan ( keV ) taxminan 8 megaelektronvoltgacha ( MeV ) energiya oralig'ida bo'lib, ular o'rtacha uzoq umrga ega yadrolardagi odatiy energiya darajalariga mos keladi. Gamma nurlarining energiya spektri gamma spektroskopiya yordamida parchalanadigan radionuklidlarni aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. 100–1000 teraelektronvolt ( TeV ) diapazonidagi juda yuqori energiyali gamma nurlari Cygnus X-3 mikrokvazari kabi manbalardan kuzatilgan.

Yerda paydo bo'ladigan gamma nurlarining tabiiy manbalari asosan radioaktiv parchalanish va kosmik nurlar zarralari bilan atmosfera o'zaro ta'siridan ikkilamchi nurlanish natijasidir. Shu bilan birga, boshqa noyob tabiiy manbalar mavjud, masalan, yer yuzidagi gamma nurlari chaqnashlari, ular yadroga elektron taʼsiridan gamma nurlarini chiqaradi. Gamma nurlarining muhim sunʼiy manbalariga yadroviy reaktorlarda sodir bo'ladigan parchalanish va neytral ion parchalanishi va yadro sintezi kabi yuqori energiyali fizika tajribalari kiradi.

Gamma nurlari va rentgen nurlari ikkalasi ham elektromagnit nurlanishdir va ular elektromagnit spektrda bir-biriga yopishganligi sababli, terminologiya ilmiy fanlar orasida farq qiladi. Fizikaning ayrim sohalarida ular kelib chiqishi bilan ajralib turadi: gamma nurlari yadroviy parchalanish natijasida hosil bo'ladi, rentgen nurlari esa yadrodan tashqarida paydo bo'ladi. Astrofizikada gamma nurlari an'anaviy ravishda foton energiyasi 100 dan yuqori bo'lgan deb taʼriflanadi. keV va gamma nurlari astronomiyasining predmeti bo'lib, radiatsiya 100 dan past bo'lsa keV rentgen nurlari sifatida tasniflanadi va rentgen astronomiyasining predmeti hisoblanadi.

Gamma nurlanishining boshqa turdagi elektromagnit nurlarning farqi shundaki, u zaryadlangan zarralarni o'z ichiga olmaydi. Shuning uchun gamma nurlari magnit yoki elektr maydonida burilmagan. Ular sezilarli penetratsion kuch bilan ajralib turadi. Gamma kvantlari moddaning alohida atomlarini ionlanishiga olib keladi.

Gamma nurlari moddadan o'tayotganda quyidagi taʼsir va jarayonlar sodir bo'ladi:

foto effekt;
Kompton effekti;
yadro fotoelektr effekti;
juftliklar hosil boʻlishining taʼsiri.

Gamma nurlari ionlashtiruvchi nurlanishdir va shuning uchun hayot uchun xavflidir. Ularning yuqori penetratsion kuchi tufayli ular suyak iligi va ichki organlarga zarar yetkazishi mumkin. Alfa va beta nurlaridan farqli oʻlaroq, ular tanadan osongina oʻtadi va shuning uchun qo'rg'oshin yoki beton kabi zich materiallardan himoya qilishni talab qiladigan radiatsiyaviy himoya qilishda katta qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Yerda magnitosfera hayotni gamma nurlaridan tashqari halokatli kosmik nurlanishning ko'p turlaridan himoya qiladi.

Kashfiyot tarixi

Birinchi kashf etilgan gamma nurlanish manbai gamma-parchalanish deb ataladigan radioaktiv parchalanish jarayoni edi. Yemirilishning bu turida taʼsirlangan yadro hosil bo'lgandan so'ng deyarli darhol gamma nurlarini chiqaradi. ^{[note 1]} Fransiyalik kimyogari va fizigi Pol Villar 1900-yilda radiydan chiqadigan nurlanishni oʻrganayotganda gamma nurlanishini kashf etdi. Villard o'zi tasvirlab bergan nurlanish 1896-yilda Genri Bekkerel tomonidan"radioaktivlik"sifatida qayd etilgan beta nurlarini o'z ichiga olgan radiy nurlarining ilgari tasvirlangan turlaridan va Ruterford nurlanishning kamroq o'tkazuvchan shakli sifatida kashf etilgan alfa nurlaridan kuchliroq ekanligini bilar edi.1899-yilda.Biroq,Villard ularni boshqa fundamental tip sifatida nomlashni o'ylamagan^[1]^[2].Keyinchalik,1903-yilda Villard nurlanishi Ernest Ruterford tomonidan ilgari atalgan nurlardan tubdan farq qiladigan turdagi deb tan olindi, u Villard nurlarini 1899-yilda Rezerford ajratgan beta va alfa nurlariga o'xshatib "gamma nurlari" deb atagan ^[3] Radioaktiv elementlar chiqaradigan "nurlar" yunon alifbosining dastlabki uchta harfidan foydalangan holda turli materiallarga o'tish kuchiga qarab nomlandi: eng kam o'tadigan alfa nurlari, keyin beta nurlari, keyin esa gamma nurlari.Ruterford, shuningdek, gamma nurlari magnit maydon tomonidan burilmaganligini (yoki hech bo'lmaganda easily burilmaganligini) ta'kidladi, bu ularning alfa va beta nurlaridan farqli o'laroq yana bir xususiyatidir.

Gamma nurlari dastlab alfa va beta nurlari kabi massali zarralar deb hisoblangan. Ruterford dastlab ular juda tez beta zarralar bo'lishi mumkinligiga ishongan, ammo magnit maydon ta'sirida ularning burilmaganligi ularning zaryadsizligini ko'rsatdi^[4]. 1914-yilda kristall sirtlardan gamma-nurlarining aks etishi kuzatilib, ularning elektromagnit nurlanish ekanligini isbotladi^[4]. Ruterford va uning hamkasbi Edvard Andrade radiydan olingan gamma nurlarining to'lqin uzunliklarini o'lchadi va ular rentgen nurlariga o'xshashligini, ammo to'lqin uzunliklari qisqaroq va shuning uchun yuqori chastotali ekanligini aniqladilar. Oxir oqibat, bu oxirgi atama umumiy qabul qilingandan so'ng, har bir fotonga ko'proq energiya berish deb tan olindi. Keyin gamma-parchalanish odatda gamma fotonni chiqarishi tushunildi.

Gamma nurlari atom yadrolarining qo'zg'aladigan holatlari orasidagi o'tishlar paytida, yadro reaktsiyalari paytida, elementar zarralarning parchalanishi paytida, zaryadlangan zarralar elektr va magnit maydonlarida og'ishganda paydo bo'ladi.

Gamma nurlarini fransuz fizigi Pol Villard kashf etgan. Bu 1900 yilda olim radium nurlanishini tekshirganda sodir bo'lgan. Birinchi marta radiatsiya nomi Ernest Rezerford tomonidan ikki yildan keyin ishlatilgan. Keyinchalik bunday nurlanishning elektromagnit tabiati isbotlandi.

Manbalar

This animation tracks several gamma rays through space and time, from their emission in the jet of a distant blazar to their arrival in Fermi's Large Area Telescope (LAT).

Erdagi gamma nurlarining tabiiy manbalariga kaliy-40 kabi tabiiy radioizotoplardan gamma-parchalanish, shuningdek, kosmik nurlar zarralari bilan turli atmosfera o'zaro ta'siridan ikkilamchi nurlanish kiradi. Yadroviy kelib chiqishi bo'lmagan gamma nurlarini ishlab chiqaradigan ba'zi noyob er yuzidagi tabiiy manbalar - bu tabiiy yuqori energiya kuchlanishidan yuqori energiya emissiyasini keltirib chiqaradigan chaqmoq urishi va er usti gamma-nurlari . Gamma nurlari juda yuqori energiyali elektronlar hosil bo'ladigan bir qator astronomik jarayonlar natijasida hosil bo'ladi. Bunday elektronlar bremsstrahlung, teskari Kompton tarqalishi va sinxrotron nurlanishi mexanizmlari bilan ikkilamchi gamma nurlarini hosil qiladi. Bunday astronomik gamma nurlarining katta qismi Yer atmosferasi tomonidan tekshiriladi. Gamma nurlarining muhim sun'iy manbalariga yadroviy reaktorlarda bo'ladigan parchalanish, shuningdek neytral pion parchalanishi va yadro sintezi kabi yuqori energiyali fizika tajribalari kiradi.

Agar kvant emissiyasi yadro o'tishida ro'y bersa, u gamma-nurlanish deb ataladi. Va agar elektronlarning o'zaro ta'siri paytida yoki atom qobig'iga o'tish vaqtida bo'lsa, u holda rentgen nuriga. Ammo bu bo'linish juda shartli, chunki bir xil energiyaga ega nurlanish kvantlari bir-biridan farq qilmaydi.

Parchalanish sxemalari

Radioaktiv parchalanish sxemasi 60 60

Gamma emission spectrum of cobalt-60

Yana bir misol 241 ning alfa yemirilishi241 241 237 hosil qilish237 237 ; undan keyin gamma emissiyasi keladi. Ba'zi hollarda qiz yadrosining gamma-emissiya spektri juda oddiy (masalan, 60 60 / 60 60 ) esa boshqa hollarda, masalan ( 241 241 / 237 237 va 192 192 / 192 192 ), gamma-emissiya spektri murakkab bo'lib, yadro energiyasining bir qator darajalari mavjudligini ko'rsatadi.

Yadroning yarim yemirilish davri G.-n. energiyasi, massa soni va yadro spiniga bogʻliq. Har xil energetik holatdagi yadrolar spini farqi katta boʻlsa ( | D/| >4) yadro yemirilishi qiyinlashadi va yashash vakti ortadi. Bu izomer holat, uygʻongan yadro esa izomer yadro deyiladi. Yadro bir energetik sathdan ikkinchi energetik sathga oʻtganida G.-n. roʻy bermasdan konversion elektronlar chiqarishi mumkin. Uygʻonish energiyasi atom qobigʻidagi elektronlarga utishi natijasida elektron atomdan ajralib chiqadi. Bu hodisa ichki konversiya, elektronlar esa ichki konversion elektronlar deyiladi. Konversion elektronlar sonining u-nurlar son i ga nisbati ichki konversiya koeffitsiyenti deyiladi.

Zarrachalar fizikasi

Gamma nurlari zarrachalar fizikasining ko'plab jarayonlarida ishlab chiqariladi. Odatda, gamma nurlari elektromagnit o'zaro ta'sirlar ( zaif yoki kuchli o'zaro ta'sir o'rniga) orqali parchalanadigan neytral tizimlarning mahsulotidir. Masalan, elektron-pozitron annigilyatsiyasida odatiy mahsulot ikkita gamma-nurli fotondir. Agar yo'q qiluvchi elektron va pozitron tinch holatda bo'lsa, hosil bo'lgan gamma nurlarining har biri ~ 511 keV energiyasiga va ~ 7020124000000000000♠1.24×10²⁰ Hz chastotaga ega.7020124000000000000♠1.24×10²⁰ Hz . Xuddi shunday, neytral pion ko'pincha ikkita fotonga parchalanadi. Ko'pgina boshqa hadronlar va massiv bozonlar ham elektromagnit jihatdan parchalanadi. Katta adron kollayderi kabi yuqori energiyali fizika tajribalari shunga mos ravishda radiatsiyaviy himoyadan foydalanadi. ^[5] Subatomik zarralar asosan atom yadrolariga qaraganda ancha qisqa to'lqin uzunliklariga ega bo'lganligi sababli, zarralar fizikasidagi gamma nurlari odatda yadroviy parchalanish gamma nurlariga qaraganda bir necha marta kattaroq energiyaga ega. Gamma nurlar energiya jihatidan elektromagnit spektrning yuqori qismida joylashganligi sababli, barcha o'ta yuqori energiyali fotonlar gamma nurlardir; masalan, Plank energiyasiga ega bo'lgan foton gamma nuri bo'ladi.

Konversion elektronlar energiyasini magnit spektrometrlar bilan oʻlchab, Y-nurlar energiyasi aniqlanadi. u-nurlar energiyasi katta (£>1,02MeV) boʻlsa, magnit-spektrometr, ssintillyatorlar INaJ(TI) kristall), yarimoʻtkazgich [Ge(Li)], detektor bilan oʻlchanadi.

Shuningdek qarang

Yo'q qilish
Galaktik markaz GeV ortiqcha
Gazli ionlanish detektorlari
Juda yuqori energiyali gamma nurlari
Ultra yuqori energiyali gamma nurlari

Eslatmalar

↑ Endi yadro izomerik oʻtish oʻlchanadigan va ancha uzoqroq yarim umrga ega boʻlgan inhibe qilingan gamma parchalanishiga olib kelishi mumkinligi tushunarli.

Manbalar

↑ Villard, P. (1900). "Sur la réflexion et la réfraction des rayons cathodiques et des rayons déviables du radium". Comptes rendus 130: 1010–1012. https://books.google.com/books?id=W1oDAAAAYAAJ&pg=PA1010. See also: Villard, P. (1900). "Sur le rayonnement du radium". Comptes rendus 130: 1178–1179. https://books.google.com/books?id=W1oDAAAAYAAJ&pg=PA1179.
↑ L'Annunziata, Michael F.. Radioactivity: introduction and history. Amsterdam, Netherlands: Elsevier BV, 2007 — 55–58-bet. ISBN 978-0-444-52715-8.
↑ Rutherford named γ rays on page 177 of Rutherford, E. (1903). "The magnetic and electric deviation of the easily absorbed rays from radium". Philosophical Magazine. 6 5 (26): 177–187. doi:10.1080/14786440309462912. ISSN 1941-5982. https://books.google.com/books?id=otXPAAAAMAAJ&pg=PA177#v=onepage&q&f=false.
↑ ^4,0 ^4,1 „Rays and Particles“. Galileo.phys.virginia.edu. Qaraldi: 2013-yil 27-avgust.
↑ Höfert, Manfred; Huhtinen, M et al. (17 Oct 1996). "Radiation protection considerations in the design of the LHC, CERN's Large Hadron Collider". American Health Physics Society Topical Meeting on the Health Physics of Radiation Generating Machines, San José, CA, USA, 5 - 8 Jan 1997. pp. 343-352. CERN-TIS-96-014-RP-CF. https://cds.cern.ch/record/313585?ln=en.

Havolalar

Radiatsiyaning bir nechta turlari bo'yicha asosiy ma'lumotnoma (Wayback Machine saytida 2018-04-25 sanasida arxivlangan) -da Archived
Radiatsiya haqida savol-javob
GCSE ma'lumotlari
Radiatsiya haqida ma'lumot (Wayback Machine saytida 2010-06-11 sanasida arxivlangan) -da Archived
Gamma-nurlarining portlashlari
Lund/LBNL yadroviy ma'lumotlarini qidirish - izotoplarning gamma-nurlari energiyasi haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi.
Havo detektorlari yordamida tuproqlarni xaritalash (Wayback Machine saytida 2010-11-11 sanasida arxivlangan)
Nuklidlarning LIVEChart - gamma-nurlari energiyasi bo'yicha filtrli IAEA
Sog'liqni saqlash fizikasi jamiyati xalq ta'limi veb-sayti

Andoza:Electromagnetic spectrum Andoza:Nuclear processes Andoza:Radiation

[1] Endi yadro izomerik oʻtish oʻlchanadigan va ancha uzoqroq yarim umrga ega boʻlgan inhibe qilingan gamma parchalanishiga olib kelishi mumkinligi tushunarli.

[2] Villard, P. (1900). "Sur la réflexion et la réfraction des rayons cathodiques et des rayons déviables du radium". Comptes rendus 130: 1010–1012. https://books.google.com/books?id=W1oDAAAAYAAJ&pg=PA1010. See also: Villard, P. (1900). "Sur le rayonnement du radium". Comptes rendus 130: 1178–1179. https://books.google.com/books?id=W1oDAAAAYAAJ&pg=PA1179.

[3] L'Annunziata, Michael F.. Radioactivity: introduction and history. Amsterdam, Netherlands: Elsevier BV, 2007 — 55–58-bet. ISBN 978-0-444-52715-8.

[4] Rutherford named γ rays on page 177 of Rutherford, E. (1903). "The magnetic and electric deviation of the easily absorbed rays from radium". Philosophical Magazine. 6 5 (26): 177–187. doi:10.1080/14786440309462912. ISSN 1941-5982. https://books.google.com/books?id=otXPAAAAMAAJ&pg=PA177#v=onepage&q&f=false.

[RaP-5] 4,0 ^4,1 „Rays and Particles“. Galileo.phys.virginia.edu. Qaraldi: 2013-yil 27-avgust.

[6] Höfert, Manfred; Huhtinen, M et al. (17 Oct 1996). "Radiation protection considerations in the design of the LHC, CERN's Large Hadron Collider". American Health Physics Society Topical Meeting on the Health Physics of Radiation Generating Machines, San José, CA, USA, 5 - 8 Jan 1997. pp. 343-352. CERN-TIS-96-014-RP-CF. https://cds.cern.ch/record/313585?ln=en.

[note 1]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]